三维地质建模在岩土工程勘察中的应用.pdf
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1、1282023年4 月江西建材规划设计与勘察三维地质建模在岩土工程勘察中的应用王国川中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队,河南信阳464000摘要:文中以某项目岩土勘察为例,对三维建模中控制点布设及量测、倾斜摄影影像的获取、空中三角测量、建立模型等进行分析,以供参考。关键词:岩土工程勘察;三维地质;建模;倾斜摄影影像中图分类号:TU19文献标识码:B文章编号:10 0 6-2 8 9 0(2 0 2 3)0 4-0 12 8-0 3The Application of 3D Geological Modeling in GeotechnicalEngineering SurveyWang Gu
2、ochuanHenan Corps,China Building Materials Industrial Geological Exploration Center,Xinyang,Henan 464000Abstract:Taking geotechnical survey of a project as an example,the layout and measurement of control points in 3D modeling,theacquisition of oblique photographic images,aerial triangulation,and mo
3、deling are analyzed.For reference.Key words:Geotechnical survey;3D geology;Modeling;Oblique photographic imagery0引言随着科学技术的发展,三维地层结构研究模型应运而生,在工程建设中发挥作用。该研究模型的优点具体分为,可以直观地展现区域内地层分布状况,帮助施工人员了解地层是否存在夹层、是否存在缺陷、分布是否均匀等信息,为工程施工提供有力支持,保障安全生产。三维地层结构研究模型的构建对整个项目施工会产生较大的影响 1-3。三维模型是对地层空间分布的效果直观展示,能为工程勘察、设计、施工提
4、供科学的依据,让相关人员了解区域内的地层分布情况。1工程概况本文以某工程为研究对象,工程区域的地形相对比较平坦,区域内的标高保持在4 5.14 4 6.2 2 m。研究区的经纬度具体为东经12 338、北纬4 18,南北走向的长度约为2 98 m,东西方向的走向约为2 4 7 m,占地面积为7.3hm。区域内现有12 栋限高层,高度在18 4 195 m。通过钻孔方式来确定现场的地质条件,孔径设计为110 mm,每一个孔的间距设计为15 2 0 m。总计钻孔数量共计12 3个,钻孔的深度在4 0.0 5 5.0 m。受场地条件限制,部分孔位可能存在一定偏差。2地基土构成结合钻探结果进行分析,研
5、究区的勘察深度以内地层结构主要涉及:杂填土、黏性土、中粗砂、砾砂、黏土质砾等。杂填土:连续性分布,该土层的厚度约为1.5 0 8.90 m。粉质黏土:灰褐色,间断性分布,最大层厚为3.8 m。中粗砂:黄褐色。局部区域夹杂有细砂与黏性土,土层的上部较为松散。间断分布,最大可见层厚度为6.9m。,中粗砂:黄褐色。局部夹杂粉质土。间断分布,最大可作者简介:王国川(1992-),男,河南长垣人,大专,助理工程师,主要研究方向为摄影测量三维建模。见土层的厚度为5.6 m,最大埋深为14.4 m。,黏土:灰色,局部土层的可塑性非常强。砾砂:黄褐色。土层局部区域夹杂黏性土。间断分布,最大可见土层的厚度为10
6、 m,最大埋深为18.7 m。,圆砾:该土层主要是由结晶岩构成,间断分布。2 中粗砂:黄褐色,间断分布。粉质黏土:黄褐色,局部土层的可塑性非常强。连续性分布,可见土层的厚度为0.7 4.9mm,埋深为16.4 2 2.8 m。砾砂:黄褐色,底层部分的含土量非常大。实际勘测未深人至底,最大可见土层的厚度为2 1.9mm,最大埋深为4 3m。,中粗砂:黄褐色,间断分布。黏土:褐色,具备较强的可塑性,土质坚硬。,圆砾:该土层主要由结晶岩构成,间断分布。黏土质砂:该土层主要由结晶岩构成,连续性分布,实际勘测未深人至底,最大可见土层的厚度为14 m,最大埋深为55.00m。,黏土质砾:该土层主要由结晶岩
7、构成,间断分布。3三维地质建模方法此次研究需额外获取摄影管理系统内的沙盘研究模型。这种研究模型非常小且可以设置在室内,并未获取大地坐标控制点,因此,需额外构建出一个相对坐标系 4-7 1。为了便于施工人员后期测量,在摄影区域内构建出以坐标原点为标准的坐标系。其中,X轴指向正北方向,Y轴指向正西方向,Z轴垂直于平面坐标。3.1控制点布设及量测此次研究采用反射贴片构建检查点及控制点,反射贴的尺寸设计为2 cm2cm。通常来说,反射贴片主要具备以下优势 8 1:(1)拥有非常丰富地形地貌特征,与其他对比物形成强烈的反差,便于试验人员后期观察,有利于刺点的布设;(2)1292023年4 月规划设计与勘
8、察江西建材便于寻找空间中的中心点,方便实验人员测量,测量结果精准。结合实际情况,本项目总计需要设置130 个控制点。试验人员可以直接在沙盘中布设控制点。此次试验初步提供了6 种设计方案。(1)结合沙盘的实际情况,在控制点有限的情况下,将沙盘的四个角位作为控制点。(2)保持沙盘的四个角位稳定,在相同的航带上额外设置控制点。(3)保持沙盘的四个角位稳定,中间部位额外设置一个控制点。(4)保持沙盘的四个角位稳定,在中间航线部位的两侧额外设置两个控制点。四角控制点不变,在中间航线两端加控制点。(5)保持沙盘的四个角位稳定,在相同的一个航线上额外设置两个控制点。(6)保持沙盘的四个角位稳定,在中间两条航
9、线的两侧设置控制点。3.2倾斜摄影影像的获取实际试验过程中,在室内的轨道上设置倾斜相机,利用室外摄影机获取沙盘研究模型,直接在提前设置的轨道上进行测量,轨道的高度保持稳定,不需要调整,由此可以确定航高为固定值 9。因为这种研究模型占据的区域空间非常小,为了更为直观地展现山地的形态,我们对测量对象进行了沙盘模型测量,沙盘的比例为1:30 0,尺寸为8 m6m,相机的分辨率确定为54603632。3.3空中三角测量借助Smart3D完成空间内的三角测量。Smart3D是一种人工干预方式,利用影像自动生成三维建模的制作软件,这种软件具备诸多优点,例如,便于计算,计算速度非常快,且能够实现人机交互等等
10、。将获取到的沙盘影像导入Smart3D内,对其质量进行检查,在检查合格的情况下,导人控制点文件,基于此完成刺点,在刺点作业完成以后开始进行测量作业。结合图1信息,完成6种控制单的布设,检查空三报告,获取到控制点布设的具体信息,详细数据见表1。表1控制点布设精度方案控制点数/个平面中误差/m高程中误差/m方案140.01250.01方案260.0017-0.0002方案350.00150.0001方案460.00160.0002方案580.00170.0001方案680.00140.00013.4建立模型与精度分析结合现行管理规范CH/T90152012三维地理信息模型数据产品规范,研究模型的六
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